靶向肠道炎症组织的顺次响应纳米载体的构建及其用于siRNA口服治疗Crohn’s疾病的研究

Targeted, efficient, and safe delivery of siRNA into inflammatory tissues serves as a critical factor for the successful treatment of Crohn’s disease (CD) via RNA interference. In the current study, we aim to develop an oral delivery system for tumor necrosis factor α (TNF-α) siRNA to solve several critical challenges against inflammation-targeted oral RNAi. (1) We design helical polypeptide to mediate efficient siRNA delivery into macrophages to potentiate the transfection efficiency. (2) We reversibly crosslink the polypeptide to enhance siRNA encapsulation and stability in the GI tract; redox-responsive de-crosslinking allows on-demand siRNA release in the cytoplasm. (3) We covalently attach PEG onto the surface of nanocomplexes via ROS-cleavable thioketal linker to diminish intestinal absorption while potentiate targeted uptake in macrophages at the inflammation site. (4) We further design esterase-responsive polypeptide which undergoes diminishment of cationic charge density and helicity in the cytoplasm to reduce post-transfection material toxicity. This study thus provides a useful strategy for oral siRNA delivery and inflammation-targeted gene therapy for CD.

siRNA用于治疗克罗恩病（CD）的关键在于如何实现siRNA在肠道炎症组织的靶向、高效、安全递送。本研究设计了一种TNF-α siRNA的口服给药载体，用于解决siRNA靶向递送和抗炎治疗的几个关键问题：（1）利用可高效穿膜、打孔的α螺旋阳离子聚多肽实现siRNA在巨噬细胞的高效递送，解决巨噬细胞转染效率差的问题。（2）通过可逆交联聚多肽实现siRNA稳定包载、提高胃肠道稳定性；载体在胞内还原环境解交联，解决siRNA胞内释放的问题。（3）设计活性氧自由基（ROS）敏感的PEG修饰聚多肽纳米载体，用于区分正常小肠组织和炎症组织，实现炎症靶向siRNA递送，解决小肠吸收带来的全身基因沉默、免疫反应紊乱的问题。（4）设计酯酶敏感的聚多肽，其在胞内酯酶作用下从α螺旋向无规卷曲转变，解决材料转染后毒性的问题。本研究对于实现siRNA口服给药和CD局部靶向治疗具有重要意义。

本项目针对siRNA口服给药的关键问题，设计了一系列基于α螺旋阳离子聚多肽的肠道炎症靶向的顺次响应纳米载体，实现基因药物口服高效递送及CD抗炎治疗/肿瘤治疗。我们首先设计合成了具有“星形”结构的嵌有光敏剂的四臂α螺旋阳离子聚多肽，相较于传统的聚多肽具有更高的穿膜活性，从而提高了其在巨噬细胞中的转染效率。并且通过合成可逆交联聚多肽，实现siRNA在胃肠道酸性/酶环境中的稳定性。最后在结构优化的基础上，我们设计了一系列刺激敏感性聚合物来实现对病灶部位的靶向基因递送，包括ROS响应、酯酶响应等，在病灶部位/胞内高表达的ROS/酶条件下，通过敏感键的断裂实现基因药物的精准释放，大大提高了靶细胞的基因转染效率，同时避免了全身免疫紊乱的可能。聚多肽无规卷曲与螺旋结构之间可逆转变，来促进活细胞中溶酶体逃逸和抗菌过程中的选择性，实现聚合物穿膜的“自调控”，同时显著降低了聚多肽刚性结构所带来的细胞毒性。综合上述结果，本研究构建的一系列基于聚多肽的阳离子聚合物，可针对siRNA递送的现有问题，为siRNA口服纳米载体的设计提供理论依据，亦可为siRNA的临床抗炎治疗使用提供新的策略，拓展其在生物医学领域中的应用。